PLM和ERP系统集成技术的研究和实施应用

制造企业信息化主要由 产品数据生命周期管理 ( PDM /PLM )、企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)等系统组成,而产品数据生命周期管理系统在企业中作为其它信息系统管理的数据源头


       制造企业信息化主要由产品数据生命周期管理(PDM/PLM)、企业资源规划(ERP)、客户关系管理(CRM)等系统组成,而产品数据生命周期管理系统在企业中作为其它信息系统管理的数据源头,它管理着企业设计、工艺、生产、销售和服务等周期中的产品状态和过程数据。
 
 
       本文从PLM和ERP在企业业务应用中的作用、集成的必要性、集成实现的方法以及PLM和ERP集成在企业的成功应用为例,介绍PLM和ERP系统有效集成技术和集成实施经验,为企业实现各信息系统之间的有效集成提供指导作用。
 
 
一、PLM和ERP在企业中的应用
 
       PLM和ERP系统是当前先进制造技术群中涉及企业管理的两个重要技术领域。PLM是当代企业面向客户和市场,快速重组产品生命周期中的组织结构、业务过程和资源配置,从而使企业实现整体利益最大化的先进管理理念。
 
 
       PLM以软件技术为基础,以产品为核心,集成并管理所有与产品有关的信息、资源和与产品相关的过程,并从ERP系统中提取相关信息,并与产品知识发生关联,进而使之用于扩展型企业,使从制造到市场、从采购到支持的所有人都能够更快速、高效地工作。
 
 
       ERP是企业资源计划,其核心管理思想是供需链管理,把企业作为一个有机整体,从整体优化的角度出发,运用科学的万法,对企业各种制造资游和产、供、销、财务等各个环节进行有效计划、组织、控制和调整,使它们在生产过程中协调有序.从而提高企业的管理水平和经济效益。
 
 
       在应用目标上,PLM主要体现在市场订单、产品规划、产品开发、台同产品设计、文档管理、工艺过程规划和管理、工艺装备设计、制造和维修服务等万面。ERP主要体现在销售、成本核算、进度计划、能力需求计划、采购、制造控制、库存管理、财务管理、计划控制和人力资源管理等方面。
 
 
       在管理内容和过程上,PLM管理产品规划、开发、设计、工艺和资源等产品数据信息,并对产品数据信息形成过程进行过程管理,ERP主要管理用于生产制造的资源,对资源利用的生产过程进行控制。所以PLM和ERP之间存在一定的区别和联系,在作用对象之间存在因果关系,作用过程之间存在执行和验证的关系,但两者管理的目标都是提升企业核"竞争力。

 
二、PLM和ERP集成的必要性
 
       PLM和ERP在应用目标、管理内容和过程等方面有所不同,但PLM和ERP的管理目标是一致的,即逢过协调管理产品的生命周期,理顺企业的业务关系,提升企业核心竞争力。既然PLM和ERP两个领域管理着同一产品的生命周期,它们所涉及的业务存在一定的交叉点,那么必然存在着两大系统问信息的相互传递和沟通。
 
 
       目前许多企业已经建立了PLM和ERP两大系统,而且这些系统各自发挥了其应有的作用,应用的深度和广度已经达到一定的水平,但是如何实现两大系统同信息的及时、有效的传递和沟通,却没有现成的模式可循,集成的要求追在眉睫,所以,必须实现两个信息系统之间的有效塞成,加快产品从设计到制造转化的时间,提高企业管理水平和加速企业信息化进程,使得产品的设计、制造和生产向着优质、高效、低成本、柔性高效体系发展。
 
 
三、PLM和ERP数据的集成内容和过程
 
1.PLM和ERP数据集成内容
 
       在制造型企业中,企业以产品结构(BOM)为主线组织产品设计和生产。PLM和ERP系统集成的核心是BOM。按照产品在工程设计、工艺设计、生产制造和销售服务等过程关注的重点不同,将会形成不同的BOM视图。
 
 
       在工程设计阶段主要关注产品的最终形态,按照产品的最终形态将会形成产品设计结构(EBOM),在工艺设计阶段主要关注产品如何通过工艺来实现,将在EBOM的基础上,进行必要的产品结构调整,加人产品加工路线(R0uting),形成工艺产品结构(PBOM);在生产制造阶段主要关注产品的生产过程,将在PBOM的基础上,根据企业生产状况,进行必要的调整,形成制造产品结构(MBOM)。
 
 
       EBOM描述产品设计数据结构,精确的表达了产品零部件之间的关联关系,并与产品设计有关的图样、设计文件和技术协议等形成关联。PBOM是工艺设计师根据车间生产加工能力,在EBOM的基础上进行相关结构调整形成的,与产品工艺有关的圈样、工艺守则和加工文件等进行关联,是PLM和ERP集成的关键数据结构。
 
 
       Routinq描述了需要加工零件的各道工序、加工中心和加工工时等,主要描述了物料管理的成本,是ERP主生产计划的关键数据。HBOM是产品实际制造生产的结构,也是ERP进行成本计算的基础结构(CBOM)。
 
 
       一般情况下,企业以PLM所管理的数据为源头,即通常所说的EBOM、PBOM,通过调整EBOM,形成PBOM,并将PBOM作为PLM和ERP系统集成的关键内容,主要集成的内容包含产品结构信息、基本物料信息和工序路线信息,图1表述了PLM和ERP集成传递的数据内容和顺序。

图1PLM和ERP集成传递数据内客和顺序
 
 


2.PLM和ERP集成数据传递业务过程
 
       PLM管理着数据的源头,需要及时把符合生产实际、满足ERP要求的完整BOM数据传递给ERP,这需要PLM和ERP方进行细致、深入的沟通。
 
 
       一般企业数据传递业务过程如下,首先,设计师按照市场的要求进行新产品的开发设计,完成产品设计说明书、技术文件、产品结构和工程图样等的设计工作,通过PLM业务流程对设计数据进行电子化审核通过后,形成了完整的EBOM数据,通过一定的机制,将需要提前采购的物抖先期传递给ERP,提供给ERP作采购计划。
 
 
       接下来,工艺设计师得到产品设计阶段完成的通知后,开始进行产品工艺过程规划,也可以和产品设计阶段并行工作。工艺人员在获取产品设计数据的基础上,开始编制工艺计划、工艺卡片、工艺守则、装配计划和Nc程序文件等,编制完成并通过电子化审核生效,形成产品完整的PBOM。
 
 
       最后,在产品的生产计划阶段,PLM把完整、正确的产品物料基本信息、结构信息和工序路线信息及时的传递给ERP,同时ERP还可以通过在系统中建立指向PLM系统文档指针,在客户端读取、查询零件基本信息、工程图纸和工艺过程规划等资料。ERP中相关产品制造信息和资源信息也能够及时反馈到PLM系统中,以帮助设计和工艺师进行必要的产品设计和工艺分析和处理。
 
 
四、PLM和ERP簇成实现方法
 
1.PLM和ERP集成模式
 
       目前,PLM和ERP集成主要有系统封装集成、统一数据模型集成和基于中间文件的交换等模式,不同模式各有其特点,下面分别介绍这三种集成模式。
 
 
       (1)系统封装模式。系统封装集成把对象的属性和操作方法同时封装在所定义的对象中。封装使数据和操作有了统一的模型界面,提供了逻辑独立性,并可以满足以文件形式生成的所有数据的应用系统的集成需求。但封装集成往往需要专门的开发工具,必将增加集成的难度和成本。
 
 
       (2)统一数据模型集成。统一数据模型模式需要建立统一数据模型的数据库,PLM和ERP系统都直接对数据库中的数据进行操作并交换数据。这种模式比较理想,但要求PLM和ERP建立统一的数据库表,对于不同厂商的PLM和ERP,这种模式实现的难度非常大。
 
 
       (3)基于中间文件或中间临时表的集成。基于中间文件的集成把PLM和ERP需要交换的数据信息通过中间文件进行有效的双向传输,并且这种集成方法支持通用的数据交换标准(如STEP和PLM技术),提供一种不依赖具体应用系统的中性机制,用来描述产品整个生命周期中的数据。
 
 
       以上三种常用方法,需要视不同的情况进行处理.下面将以清软英泰TiPLM所支持的集成为例进行介绍。
 
 
2.TiPLM和ERP集成方法
 
        清软英泰TiPLM采用Microsoft.NET平台作为系统技术支撑平台,并结合c0H+的成熟技术作为系统的运行环境。TiPLM采用插件集成机制,如图2所示,插件集成机制具有“即插即用”和“即用即插”的特点,其插件化框架设计可以支持灵活的功能部署。
 
 
       TiPLM和ERP的集成能够完全支持上述的三种常用的集成模式,但主要通过插件集成机制,以基于中间文件和中间数据临时表的集成方法为主,采用中间文件XML的方式或把数据传递到中间数据临时表的方式实现产品数据和ERP的集成。
 
 
       TiPLM和ERP集成具有如下特点:面向目标表的数据传递,可配置数据传递规则、数据有效性和完整性检查、数据转换规则和主约束定义,开放后处理存储过程与进程的调用接口等。这种集成机制在国内不同的行业客户进行了成功实施和应用。
 
 
五、TiPLM与ERP集成在机车行业的应用
 
       清软英泰经过十多在实施实践的积累,实现了与国内外主流ERP系统的紧密集成,形成了一套完整的系统集成解决方案。其中TiPLM与ERP集成技术在中国北车集团大同电力机车有限责任公司(以下简称“大同机车”)等单位实现了成功应用。
 
 
       大同机车在实施PLM系统之前,已经成功上线运行了ERP系统。大同机车集成的技术路线为,由TiPLM系统维护PBOM和Routlng数据,并采用中间文件交换技术将数据传递给ERP系统。
 
 
       在数据发生变化时,由TiPLM系统完成PBOM、Routing数据的比较,采用全量或增量方式传递给ERP系统。ERP系统根据PBOM、Routing数据维护CBOM数据,并维护材料库存、刀具和设备等数据,并传递给PLM系统,数据发生变化时,由ERP进行数据比较,采用全量或增量方式传递给TiPLM系统。图3为把ERP中资源集成映射到TiPLM系统中,并建立分类资源树,供设计和工艺人员进行优选。
 
 
       通过TiPLM和ERP统的有效紧密集成,提升了大同机车企业信息化应用效果,实现了PLM对ERP系统资源数据的调用,为企业产品研发、工艺设计提供了保障;同时,通过TiPLM系统标准制造BOM和批次制造BOM的搭建,也为ERP系统提供了经过流程控制的有效的制造BOM数据,ERP系统可充分利用TiPLM系统提供的物科表、结构表以及工序路线表开展相关工作。




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